Universidade Estadual de CampinasInstituto de Computação

MO806/MC914Tópicos em Sistemas Operacionais

Seminário: MINIX

Daniel Bruno Alves dos Santosdanielbrunoalves@gmail.com

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Roteiro A história do MINIX MINIX2 versus MINIX3 Processos Entrada e saída Gerenciamento de memória Sistemas de arquivos Referências

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A história do MINIX Criado por Tanenbaum com propósitos acadêmicos, para exemplificar os

conceitos de seu livro: “Sistemas Operacionais: projeto e implementação” (1987)

Deriva da palavra (mini-UNIX) Microkernel Projetado para ser compatível com a versão 7 do UNIX Escrito a partir da linguagem C, como o UNIX Padrão POSIX para as chamadas de sistemas Inspirou a criação do Kernel do Linux Atualmente encontra-se na versão 3 (2005)

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MINIX O MINIX destina-se a computadores pessoais e

não a sistemas de compartilhamento de tempo de grande porte

Foi projetado para funcionar em todos os IBM PC

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Versões do MINIX Versão 1 (1987):

− Compatível com a versão 7 do UNIX− Cerca de 12.000 linhas de código C, contemplando

Kernel, gerenciamento de memória, sistemas de arquivos

− Liberou o código fonte e binários através de diskets com um manual de referência

− Grupo de discussão USENET (cerca de 40.000 assinantes, em 3 meses)

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Versões do MINIX Versão 2 (1997):

− Baseado na segunda versão do livro de Tanenbaum [1]

− Disponível apenas para x86, Solaris em arquitetura SPARC

− Adicionou o padrão POSIX− Disitribuído a partir de CD-ROM

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Versões do MINIX Versão 3 (2005):

− Foi reprojetada para ser “usada como um sistema sério sobre recursos limitados e computadores embarcados e para aplicações que requerem alta confiabilidade” [4]

− Suporta apenas arquitetura IA-32− Disponível a partir de LiveCD− Licença FreeBSD

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MINIX2 versus MINIX3 Melhorias em Relação à versão 2:

− Novas características: Instalação baseada em LiveCD Sistema de janelas X Window Suporte até 4GB de memória Blocos de disco com tamanhos: 1, 2, 4 ou 8KB Adição das chamadas de sistema “Select” Inclusão de novos programas: gcc, g++, emacs, pyton,

perl, etc Servidor de informação para depuração Reincarnation Server que “mata” e substitui drivers

defeituosos em tempo de execução

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MINIX2 versus MINIX3 Estrutura de Sistema:

− Reescrita do Kernel e diminuição de cerca de 4000 linhas de código

− Cada driver de dispositivo (exceto o relógio) é um processo do usuário separado

− Novas características de confiabilidade− Mecanismo de Comunicação entre Processos não

bloqueante− Melhoria no gerenciamento do Timer− Escalonador se tornou mais geral− etc...

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Processos no MINIX O MINIX é uma coleção de processos que se

comunicam entre si e com processos de usuários através de mensagens

É estruturado em camadas, que executam funções específicas

A comunicação é feita na mesma camada e/ou da camada superior com a inferior

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Processos – Estrutura Interna

Fonte: Wikimedia

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Processos – Estrutura Interna A camada inferior:

− Captura todas as interrupções e traps (interrupções de software)

− Faz o escalonamento e fornece modelo de processos sequenciais independentes que se comunicam por mensagens

A camada 2:− Contém os processos de E/S, chamados de

tarefas e/ou drivers de dispositivos Todas as tarefas na camada 2 e todo código na

camada 1 formam o Kernel

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Processos – Estrutura Interna Camada 3:

− Contém processos que fornecem serviços úteis para os processos de usuário

− Realiza a interpretação das chamadas de sistemas− Os processos de servidor executam em um nível

menos privilegiado que o kernel e as tarefas que não podem acessar E/S diretamente

− Exemplos: Gerenciador de memória e Sistemas de arquivos

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Processos – Estrutura Interna Camada 4:

− Contém todos os processos de usuário− Exemplos:

Shells, editores, compiladores e programas escritos pelos usuários

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Processos no MINIX Gerenciamento de processos:

− Chamadas de sistema FORK e EXEC Comunicação interprocessos:

− através de mensagens Agendamento de processos:

− Filas em 3 níveis, correspondendo às camadas 2, 3 e 4− Tarefas e servidores executam até bloquearem− Processos de usuário são escalonados por round robin− Tarefas tem a prioridade mais alta, seguido do

gerenciador de memória e servidor de arquivos e por fim, processos do usuário

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Entrada e Saída (E/S) Funções:

− Controlar todos os dispositivos de E/S− Enviar comandos para todos os dispositivos− Capturar interrupções− Tratar erros− Oferecer uma interface entre os dispositivos e o

restante do sistema que seja simples e fácil de usar

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Entrada e Saída no MINIX

Fonte: Tanenbaum (2000)

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Gerenciamento de memória Conceitos:

− Hierarquia de memória− Gerenciador de memória (parte do SO que

gerencia a hierarquia)

Objetivo:− Controlar que partes da memória estão em uso e

que partes não estão− Alocar memória para processos quando estes

precisam e desalocar quando terminam− Gerenciar a troca entre a memória principal e o

disco

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Gerenciamento de memória no MINIX Gerenciamento simples: não utiliza paginação nem

troca (swap) com o disco Compatibilidade com computadores antigos Não faz parte do Kernel É tratado pelo gerenciador de memória que executa

no espaço do usuário e comunica-se com o Kernel por mensagens

Memória é alocada quando um processo executa chamadas de sistemas como FORK ou EXEC

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Gerenciamento de memória no MINIX

O gerenciador de memória monitora a memória livre através de uma lista de lacunas e do algoritmo do primeiro ajuste

O seu maior trabalho é executar as chamadas de sistemas relacionadas com o gerenciamento de memória

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Sistemas de arquivos O sistema de arquivos deve:

− Alocar e desalocar espaço para arquivos− Monitorar blocos de disco e liberar espaço− Proteger os arquivos contra uso não autorizado

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Sistema de arquivos no MINIX Encontra-se fora do Kernel, no espaço de

usuário Por esta razão pode ser usado como servidor

de arquivos de rede independente Implementado todo em C Copiou a estrutura básica do Sistema de

arquivos do UNIX Evitou características complexas

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Sistema de arquivos no MINIX As vantagens dessa independência do sistema

de arquivos são:− Pode sofrer modificações quase que de forma

independente do restante do MINIX− Pode ser inteiramente removido, recompilado e

usado como servidor remoto

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Sistema de arquivos no MINIX Projeto e implementação:

− Bloco de Boot (Boot Block)− SuperBloco (Superblock)− Inode bitmap− Zone bitmap− Inode− Área de dados (data area)

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Sistema de arquivos no MINIX O MINIX utiliza um cache de blocos para melhorar o

desempenho do sistema de arquivos O cache é implementado como uma matriz de buffers Todos os buffers que não estão sendo utilizados são

encadeados em uma lista duplamente encadeada do mais recente utilizado (MRU) para o menos recentemente utilizado (LRU)

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Referências [1] Tanenbaum, Andrew S; Woodhull, Albert S. Sistemas operacionais:

projeto e implementação. Tradução de Edson Furmankiewics. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2000.

[2] Tanenbaum, Andrew S. Sistemas operacionais modernos. 2.ed. São Paulo: Prentice Hall, 2003.

[3] MINIX3. Disponível em: <http://www.minix3.org/ >, Acesso em: 26 Nov. 2007.

[4] Wikipedia. Disponível em: <http://en.wikipedia.org/wiki/Minix>, Acesso em: 26 Nov. 2007.

[5] Wikipedia. Disponível em: <http://en.wikipedia.org/wiki/MINIX_file_system>, Acesso em: 26 Nov. 2007.

[6] Some Notes on the "Who wrote Linux" Kerfuffle. Disponível em: <http://www.cs.vu.nl/~ast/brown/ >, Acesso em: 26 Nov. 2007.

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Dúvidas?